Verkenning en Plan van Aanpak
Verkenning en Plan van Aanpak
1220039-010
© Deltares, 2015, B
M.P.C. de Jong
Inventarisatie van potentiële seiche-Iocaties in Nederland
Opdrachtgever
Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving
Project
1220039-010
Kenmerk
1220039-010-VEB-OOO 1
Pagina's
57
Trefwoorden
seiches, resonantie, staande golven, lange golven, golfopwekking, halingen
Samenvatting
In deze studie is een verkenning uitgevoerd naar potentiële seiche-gebieden in Nederland.
Het gaat daarbij voornamelijk om zeehavens, estuaria, en meren. Voor deze verkenning is gebruik gemaakt van literatuur, eerdere technische studies naar dit onderwerp en expert- inschattingen. Voor elk van de beschouwde gebieden is aangegeven of daar seiches te verwachten zijn en zo ja, met welke typische amplituden (indicatief). Hierbij is onderscheid gemaakt tussen operationele (gemiddelde) condities en extreme situaties. Daarnaast is per gebied een overzicht gegeven van voorgaande studies naar seiches en is vermeld of aanvullende onderzoeken voor dat gebied relevant zullen zijn. De resultaten van deze verkenning zijn samengevat in Tabel 3.1, op pagina 36 van deze rapportage.
Voor één van de beschouwde gebieden, het Markermeer, is een casestudie uitgevoerd om op basis van analyse van waterstandsmetingen lokale seiche-karakteristieken nader te kwantificeren. De resultaten van de verkenning en van deze casestudie zijn gebruikt om een Plan van Aanpak op te stellen met daarin de onderdelen die benodigd zullen zijn voor de analyse van (potentieie) seiche-Iocaties. Voor het onderzoeken van de aandrijving van seiches zullen vooral meteorologische verstoringen en hun invloed op de waterbeweging moeten worden beschouwd. Gezien de grote tijd- en ruimteschalen is dat één analyse voor heel Nederland. Hiervoor zal een samenwerking tussen Deltares en KNMI zeer nuttig zijn.
Voor de analyse van de response van een locatie is in het Plan van Aanpak een afzonderlijk stappenplan beschreven, waarbij onderscheid is gemaakt tussen kust- en binnenwaterlocaties.
Op basis van de huidige studie kan Rijkswaterstaat in overleg met Deltares een keuze maken of seiches nader onderzocht dienen te worden en welke gebieden het meest relevant/urgent zijn om als eerste uit te werken. Deltares raadt aan om de invloed van seiches op de meest kritische locaties in Nederland nader uit te werken, zeker waar relevant voor de Hydraulische Randvoorwaarden.
Referenties
KPP project-requirements 2015, kick-off meeting RWS+ Deltares dd. 29 april 2015
juli 2015
'P~raaf Review' J. Groeneweg Versie Datum'
2 sep.2015 M.P.C. de Jang J.Groeneweg
Status
definitief
Verkeer en Leefomgeving
Keywords
seiches, resonance, standing waves, long waves, wave generation
Summary – Inventory of possible seiche-prone locations in the Netherlands
The present study consists of a general identification of potentially seiche-prone areas in the Netherlands, particularly concerning sea ports, estuaries and lakes. This exploration has been made using literature, earlier technical studies on this subject and expert-judgments.
For each of the identified areas the report describes whether significant seiches can be expected there and, if so, with what typical amplitude (indicative value). This assessment differentiates between operational (average) conditions and extreme conditions. In addition, for each considered area the report provides an overview of the most relevant earlier studies on seiches and whether performing additional studies will be useful. The results of this exploration are summarised in the table on page 36 of this report.
One of the areas considered in the exploration, Markermeer (Lake Marken), has been considered as part of a case study in which water level measurements have been analysed to quantify the local seiche characteristics. The results of the general exploration and of this case study have been used to draft a Project Plan, which includes a stepwise description of the tasks required to analyse in detail a (potentially) seiche-prone area. Studying the forcing of seiches will mainly involve analysing meteorological phenomena and their influence on the water motion. In view of the large time and spatial scales involved, this assessment will be representative for all of the Netherlands. For this aspect it will be essential that Deltares cooperates with KNMI (the Royal Dutch Meteorological Institute). The approach to analyse the response of a specific location has been described separately, differentiating between coastal and inland locations.
Rijkswaterstaat, together with Deltares, can use the results of the present study to make choices on whether seiches will need to be studied further and, if so, to select which seiche- prone areas will be most urgent to consider first. Deltares recommends considering the effect of seiches in the most critical areas, particularly the locations that are most relevant for the Hydraulic Boundary Conditions.
Inhoud
1 Inleiding 1
1.1 Projectcontext 1
1.2 Projectdoel 1
1.3 Indeling rapportage 1
2 Generieke achtergrond seiches 2
2.1 Beknopte beschrijving seiches (‘halingen’) 2
2.2 Praktische relevantie 4
2.2.1 Operationele situaties 4
2.2.2 Extreme condities/HR 4
2.3 Tijdsverloop seiche-signaal 4
2.4 Opwekkingsmechanismen 5
2.5 Begrenzing van de response 6
2.6 Begrenzing van de aandrijvende kracht 7
2.7 Invloed klimaatverandering 8
3 Verkenning potentieel seiche-gevoelige gebieden 10 3.1 Potentieel seiche-gevoelige op de kaart van Nederland 10
3.2 Uitwerking deelgebieden 11
3.2.1 Westerschelde 11
3.2.2 Vlissingen-haven 13
3.2.3 Noord Zeeland/eilanden van Zuid-Holland 14
3.2.4 Rotterdam 15
3.2.5 Benedenstroomse rivieren en aangrenzende havens 19
3.2.6 Scheveningen 21
3.2.7 IJmuiden (Amsterdam) 22
3.2.8 Den Helder 24
3.2.9 Harlingen 26
3.2.10 Westelijke Waddenzee 27
3.2.11 Eemshaven 28
3.2.12 Delfzijl 29
3.2.13 Eems-Dollard 30
3.2.14 IJsselmeer en randmeren 31
3.2.15 Markermeer en randmeren 34
3.2.16 Kleinere meren 35
3.3 Samenvatting resultaten verkenning 35
4 Casestudie Markermeer 37
4.1 Aanpak 37
4.2 Selectie meetdata 37
4.3 Analyse 37
4.3.1 Eigenperioden 37
4.3.2 Waterstanden 37
4.3.3 Weerkaarten 41
4.4 Conclusies casestudie 41
5 Plan van aanpak voor vervolgonderzoek seiches 44
5.1 Toelichting 44
5.2 Faalmechanismen 44
5.3 Opwekking 45
5.3.1 Sterkte van de aandrijvende krachten (en beperkingen daarin) 45 5.3.2 Voorspellen van het optreden van seiches en hun sterkte 48
5.4 Response kustlocaties 50
5.5 Response binnenwaterlocaties 51
5.6 Aanbevelingen voor vervolgwerk 52
5.7 Voorgestelde prioritering 52
6 Conclusies 53
Referenties 54
1 Inleiding
1.1 Projectcontext
Binnen het KPP-project Versterking Onderzoek Waterveiligheid (VOW) worden dit jaar, in opdracht van Rijkswaterstaat (RWS), zes beknopte verkenningen uitgevoerd:
a. Correlatie aan- en afvoer IJsselmeer b. Seiches
c. Golfoverslag
d. Kennisleemten decemberstorm 2013 e. Watersysteemkennis
f. Piping
Algemeen doel van deze verkenningen is de haalbaarheid te onderbouwen van opname van het beschouwde onderwerp in KPP-VOW in aankomende jaren of op een later moment. Elk van de verkenningen mondt uit in een Plan van Aanpak voor een periode van maximaal vier jaar, dan wel in een besluit om het onderwerp niet verder op te pakken. Indien voor een onderwerp geconcludeerd wordt dat nader onderzoek relevant en nuttig is, dan zullen RWS en Deltares gezamenlijk op een later moment beslissen of dat onderwerp daadwerkelijk in de programmering van 2016 (en/of later) zal worden opgenomen.
Het resultaat van één van deze verkenningen, naar het onderwerp seiches, wordt beschreven in deze rapportage.
1.2 Projectdoel
Het doel van de huidige verkenning is het in kaart brengen van potentieel seiche-gevoelige gebieden in Nederland en het aanmaken van een Plan van Aanpak om de seiches in die gebieden te analyseren en te kwantificeren. Hierbij zal onderscheid gemaakt worden tussen invloed van seiches op operationeel gebruik en tijdens de extreme situaties die relevant zijn voor de Hydraulische Randvoorwaarden (HR, voor 1000-100.000 jaar herhalingstijd). Ter onderbouwing van de verkenning en het Plan van Aanpak is een casestudie gemaakt in de vorm van een beknopte kwantitatieve analyse van waterstandsmetingen in het Markermeer (een mogelijk seiche-gevoelige locatie).
1.3 Indeling rapportage
In het volgende hoofdstuk wordt eerst een overzicht gegeven van de algemene achtergrond van seiches en hun opwekkingsmechanismen. Die informatie geldt als uitgangspunt voor de verkenning van potentieel seiche-gevoelige gebieden in Nederland, beschreven in Hoofdstuk 3. Tabel 3.1, aan het eind van dat hoofdstuk, vat de resultaten van die verkenning samen. Hoofdstuk 4 beschrijft vervolgens een beknopte casestudie die is uitgevoerd naar mogelijke seiches in het Markermeer. Op basis van de gecombineerde resultaten uit de daaraan voorafgaande hoofdstukken staat in Hoofdstuk 5 een Plan van Aanpak uitgewerkt voor het nader analyseren en kwantificeren van seiches op een potentieel seiche-gevoelige locatie in Nederland. De conclusies van de huidige studie staan beschreven in Hoofdstuk 6.
2 Generieke achtergrond seiches
2.1 Beknopte beschrijving seiches (‘halingen’)
Voorafgaand aan het uitwerken van de huidige verkenning is het nuttig om de meest relevante karakteristieken van seiches1 beknopt te beschrijven als uitgangspunt. Hierbij zullen de seiches zoals die optreden in het westelijke havengebied van Rotterdam als voorbeeld worden aangehouden.
Seiches zijn zeer lange, staande golven bij een eigenfrequentie van een (halfgesloten) bekken. Door de interactie van inkomende en gereflecteerde golven beweegt de seiche niet als een lopende golf, maar gaat de waterstand in een vast patroon op en neer. Seiches zijn vaak vele kilometers lang en hebben doorgaans amplitudes in de orde van decimeters. Zij kunnen daarom, in tegenstelling tot windgolven op het strand, niet met het blote oog worden waargenomen. Wel zijn zij herkenbaar in waterstandsmetingen. Figuur 2.1 toont een voorbeeld van een waterstandsregistratie in de Rotterdamse Haven (locatie Rozenburgse Sluis, Figuur 3.5) met daarin een seiche-beweging gesuperponeerd op het getij. De periode van de seiche is hier ongeveer 1.5 uur.
Figuur 2.1 Een waterstandsmeting met een seiche (uit Deltares, 2010a). De rode lijn is de totale
waterstandsregistratie. De blauwe lijn toont hetzelfde signaal met de tijdschalen van seiches eruit gefilterd waardoor alleen het getij en wind-geïnduceerde opzet resteert; het verschil tussen beide lijnen is de seiche- beweging.
Bij havenbekkens kan er resonantie ontstaan als het aanbod van energie van zee overeenkomt met een eigenfrequentie van een haven. Daarnaast kan een (half) afgesloten bekken - of een meer - na het passeren van een relatief plotselinge verstoring (bijvoorbeeld stormfront) een eenmalige uitwijking vertonen (‘overshoot’) die bij een eigenperiode van het bekken (of meer) langzaam uitdempt. Beide vormen van response bij een eigenfrequentie worden in deze verkenning als seiche gezien.
1 De oorspronkelijke term in het Nederlands voor seiches is ‘halingen’, maar tegenwoordig wordt doorgaans ook in Nederlandse teksten de internationale benaming ‘seiches’ gebruikt.
Seiches treden voornamelijk op in havenbekkens en meren en zijn een wereldwijd bekend fenomeen (Wilson, 1972). De opwekkingsmechanismen van deze oscillaties kunnen sterk verschillen van locatie tot locatie en hangen sterk samen met de tijdschalen waarop de seiches optreden, welke weer afhangen van de afmetingen van het (half) afgesloten bekken (hieronder nader uitgewerkt). De tijdschalen van de seiches liggen doorgaans tussen die van korte golven (zeegang, deining, ca. 5 - 18 s) en van getijden (ca. 3 - 12 uur). Dat maakt dat vaak de lokale opwekkingsmechanismen niet (volledig) bekend zijn.
Merk op dat, ondanks dat seiches een kortere tijdschaal hebben dan het getij, ook seiches net als het getij ondiep-water golven zijn en dus lijken veel van de karakteristieken van seiches, en van de lange golven op de Noordzee die de seiches in bekkens langs de kust kunnen opwekken, op die van de getijdegolf. Dit geldt bijvoorbeeld voor de loopsnelheid van de golfcomponenten die leiden tot seiches: = ℎ, met g de zwaartekrachtsversnelling en h de lokale waterdiepte. In het vervolg van deze rapportage zullen wij de resulterende staande golf in de haven als ‘seiche’ aanduiden.
De eigenperioden waarbij seiches optreden in bekkens zijn afhankelijk van de verhouding van de horizontale afmetingen van een bekken (langer bekken betekent een langere periode) en van de lokale waterdiepte (grotere diepte betekent een hogere loopsnelheid c en daarmee een kortere eigenperiode). Bij eigenperiodes van halfgesloten bekkens (havens) komt de lengte van het bassin overeen met ¼ golflengte, ¾ golflengte, oplopend met ½ golflengte.
Doorgaans is de response van een haven het sterkst bij de grondtoon: bassinlengte = ¼ golflengte. In dat geval is er een knoop in de monding van het havenbekken (geen verticale beweging en maximale horizontale stroomsnelheden) en een buik nabij het gesloten bekkeneinde (geen horizontale stroming, maximale verticale uitwijking).
Als voorbeeld noemen wij hier Rotterdam (zie ook Sectie 3.2.4), waar seiches voornamelijk optreden in de verschillende westelijke delen van de haven, dat wil zeggen de havenbekkens in Europoort en Maasvlakte I en II (Figuur 3.5 en De Jong, 2004). De verhouding van waterdieptes en horizontale dimensies van die bekkens leiden tot eigenperioden in het periodebereik 500 – 6500 s (0.15 - 2 mHz). Belangrijkste eigenperioden zijn: ca. 90 minuten (5400 s) op het Calandkanaal en ca. 30 minuten (1800 s) in het bekken aan de zeezijde van de gesloten stormvloedkering Nieuwe Waterweg (Maeslantkering). Aangezien de bekkens via de havenmonding gekoppeld zijn, en energie uitstralen naar elkaar, worden in elk van de bekkens ook de eigenperiodes van de andere havenbassins waargenomen, maar met een (veel) lagere amplitude dan die van de lokale seiche-beweging.
Bij nog grotere (en ondiepe) bekkens, of complete estuaria, zijn eigenperioden zo lang dat getijcomponenten versterkt worden (Prandle en Rahman, 1980, Deltares, 2013d). In deze verkenning wordt vermeld waar dergelijke fenomenen mogelijk een rol spelen, maar dit is in de huidige verkenning niet nader uitgewerkt. Deels omdat dit een studie op zich is, en deels omdat dergelijk systeemgedrag in andere onderdelen van de HR beschreven worden.
Soms wordt de naam ‘seiche’ ook gebruikt voor alle golfenergie in het frequentiebereik van seiches. Dus ook voor lopende golven. Dat kan leiden tot verwarring. Golven in het frequentiebereik van de seiches – bijvoorbeeld lange golven op zee – leiden niet altijd tot een seiche. Dat gebeurt pas als er (resonante) interactie tussen die lange lopende golven met bijvoorbeeld een havenbekken optreedt. Wel kunnen lange golven vanaf zee altijd de verschillende havengebieden inlopen en bijvoorbeeld tot op de Nieuwe Waterweg worden waargenomen (De Jong en Battjes, 2003, en Sectie 3.2.5). Dan zijn het lopende zeer lange golven, maar strikt genomen geen seiches. In geval van een gesloten Maeslantkering kunnen
zij wel resulteren in seiches in het deel van de Nieuwe Waterweg zeewaarts van de kering, dat in die situatie tijdelijk als een havenbekken met een gesloten einde reageert. Dit lijkt een academisch onderscheid, maar dit is ook praktisch relevant, aangezien in geval van seiches de specifieke lokale geometrie de versterking van het inkomende signaal bij specifieke perioden dicteert terwijl in andere situaties lange golven alleen doordringen, niet versterkt en zonder verandering in (dominante) periode. Op onder andere dit soort aspecten wordt als onderdeel van deze verkenning nader ingegaan (Hoofdstuk 3).
2.2 Praktische relevantie 2.2.1 Operationele situaties
Tijdens normale/operationele condities kan het dal van een seiche leiden tot een tijdelijk lagere waterstand die van invloed kan zijn op de getijvensters van diepstekende schepen.
Daarnaast kunnen seiches een extra waterstandsverhoging veroorzaken die laaggelegen oevers en kades kunnen doen overlopen. Dit is hinderlijk voor recreanten langs oevers van bijvoorbeeld meren en voor bedrijven gevestigd langs dergelijke kades. Ook kunnen seiches de inzet van sluizen beïnvloeden omdat deze lange golven kunnen zorgen voor onverwachte (negatieve) vervallen over de deuren. Bij roldeuren kan dit meest hinderlijk zijn als de sluisdeur net uit zijn verticale muurinklemming aan de overliggende zijde is getrokken omdat in dat geval de momenten op de deur uitgeoefend door het waterstandsverschil het grootst zijn.
2.2.2 Extreme condities/HR
Seiches kunnen invloed hebben op de maatgevende waterstanden voor de HR (extreme condities). De maatgevende hoge waterstand zal beïnvloed worden door de top van een seiche ten opzichte van het verloop van het getij en de opzet (Sectie 2.1). Voor de Maeslantkering is ook het dal van het seiche relevant aangezien de kering een lagere waterstand aan de zeezijde maar beperkt kan opnemen. Dit geldt mogelijk ook voor dijken, waarbij een relatief plotselinge waterstandsverlaging als gevolg van een seiche – ten opzichte van de tijdschalen van de opzet en het getij – mogelijk instabiliteit van een dijklichaam kunnen veroorzaken. Daarom is het van belang om na te gaan welke faalmechanismen van waterkeringen beïnvloed kunnen worden door welke eigenschappen van seiches (geen onderdeel van de huidige verkenning).
Dit bekent dat naast de waarden van de (maximale) seiche-amplituden ook het tijdsverloop van het seiche-signaal van belang is: aangezien de seiche-beweging een oscillatie is betekent dit dat de maximale waterstandsverhoging (verlaging) door een seiche beperkt in duur is per seiche-top (dal). Dit is ook relevant voor bijvoorbeeld overslagberekeningen, waarbij de seiches door tijdelijke waterstandsverhogingen tot extra overslag kunnen leiden.
Maar gezien het intermitterende karakter van de waterstandsverhoging door seiches hoeft mogelijk niet de complete maximale seiche-hoogte als opslag voor de HR geselecteerd te worden. Daarnaast zou nagegaan moeten worden in hoeverre de tijdelijke waterstandsverhoging als gevolg van seiches een significante invloed kan hebben op de lokale golfgroei door wind. Deze aspecten zouden als onderdeel van een vervolgstudie naar de lokale eigenschappen van seiches nader uitgewerkt kunnen worden (zie ook het Plan van Aanpak in Hoofdstuk 5).
2.3 Tijdsverloop seiche-signaal
Gezien de variatie in de waargenomen signalen (van geval tot geval en van locatie tot locatie) is het zeer lastig om algemene uitspraken te doen over hoe het verloop van het seiche- signaal tijdens een storm zal zijn (en nog lastiger is het om dat voor nog niet bemeten
extreme situaties te doen, zoals beschreven in Sectie 2.6). Als conservatieve basisaanpak zou de lokale maatgevende seiche-amplitude constant aangenomen kunnen worden tijdens een storm en met de lokaal dominante eigenperiode aan het vigerende waterstandsverloop kunnen worden toegevoegd. De seiche-periode zal eigenlijk met de veranderende waterstand tijdens de storm variëren, maar omdat doorgaans vooral de hoogste waterstanden van belang zullen zijn (bijvoorbeeld voor overslagberekening) is het aan te raden om voor een eerste schatting de seiche-periode behorende bij een hogere waterstand (constant voor de gehele stormduur) aan te houden.
Een soortgelijke vraag over het verloop van seiches is beschouwd in Deltares (2013b) als onderdeel van een quickscan van de invloed van seiches op de overstroming over een tuimelkade in het Botlekgebied. In het kader van die eerste verkenning is toen op basis van een expert-inschatting gekozen voor een verloop van een toenemende seiche-amplitude over 3 golfperioden gevolgd door een afname over 7 golfperioden (op basis van de lokale seiche- periode). De hoogste bijdrage aan de waterstand door de seiche is vervolgens op/rondom het moment van hoogwater (getij en opzet) aangenomen. Een soortgelijke aanpak is aangehouden voor de Nieuwe Zeesluis in IJmuiden (Deltares, 2014c). Hoe generiek dergelijke aangenomen karakteristieken zijn is moeilijk hard te maken. Vaak komen zowel korte als langdurige seiche-episoden voor2. Een langere seiche-episode zou een (deels overlappende) combinatie van het eerder aangenomen signaal kunnen zijn.
Een uitgesproken voorkeur voor de timing van de maximale seiche-amplitude ten opzichte van het moment van hoogwater (getij + wind-geïnduceerde opzet) is voor zover bekend nooit aangetoond. Uit interpretaties van gemeten seiche-situaties in Rotterdam als onderdeel van analyses voor WTI (Deltares, 2010a) bleken de maximale seiche-amplituden voornamelijk voorafgaand aan het moment van hoogwater te vallen (niet gepubliceerd). Maar in die resultaten zat zeer veel spreiding. Voor seiches in havens langs open zee zou de passage van een koufront, en daaraan gekoppelde seiches, dus mogelijk voorafgaand aan de hoogste opzet al op kunnen treden. Maar hierin zit dus veel onzekerheid en bovendien hoeft dit niet noodzakelijkerwijs ook op eenzelfde manier op te gaan voor meren (Hoofdstuk 4).
2.4 Opwekkingsmechanismen
Zoals hierboven al is vermeld vallen de tijdschalen van seiches tussen die van windgolven en het getij in. Dat betekent onder andere dat seiches doorgaans een andere oorsprong (opwekkingsmechanisme) hebben dan andere golffenomenen. Het energieniveau op open zee in het frequentiebereik van seiches is bovendien vaak erg laag ten opzichte van die van de windgolven, deining en het getij. Daarnaast treden sterke seiches doorgaans episodisch (niet continue) op. Dat maakt het lastig om juist het seiche-frequentiebereik van het energiespectrum op zee te analyseren. Meestal is er om die redenen weinig bekend over de specifieke opwekkingsmechanismen van seiches voor een bepaalde locatie. Hieronder worden de meest voorkomende opwekkingmechanismen kort beschouwd.
Globaal kunnen drie typische tijd- en ruimteschalen van seiches worden onderscheiden:
• Alleen relatief kleine havenbekkens kunnen direct door korte golven (4 - 12 s) of deining (12 - 20 s) worden aangeslagen.
• Middelgrote havens (havenbekkens) zullen gevoelig zijn voor lange golven die gekoppeld zijn aan groepen van korte golven. In het buitenland zijn havens bekend die
2 Dit is waarschijnlijk gelinkt aan de twee typen van frontpassages die doorgaans worden geassocieerd met seiches opgewekt op de Noordzee (De Jong, 2004) of met buistoten (enkele verstoring) en buioscillaties (meerdere opeenvolgende waterstandsfluctuaties, RWS, 1961).
problemen hebben met dergelijke lange golven (golfperiodes rond 1 minuut), bijvoorbeeld Salalah, (Oman) en meer recentelijk Coega (Zuid-Afrika). Vaak gaat het daarbij om havens aan open oceaankusten waar hoge lange golven gebonden aan groepen van hoge deining optreden. Deze groepsgebonden golven worden daar primair als hinderlijk ervaren in verband met het operationele gebruik van de haven omdat zowel de havenbekkens als de afgemeerde schepen (massa-veersysteem) resonant op die forcering vanaf open zee kunnen reageren. De resulterende scheepsbewegingen hinderen het laden en lossen van schepen.
• De grootste havens zullen de meeste invloed ondervinden van meteorologische effecten of andere grootschalige opwekkingsfenomenen, waaronder in extreme gevallen zelfs aardverschuivingen en aardbevingen.
Langs de Nederlandse kust zijn de havenbekkens doorgaans te groot om in resonantie te komen door directe forcering door korte golven3. Daarnaast is het aanbod van lange, groepsgeboden golven hier vaak beperkt, zeker tijdens operationele condities. Gezien de grootte van de havens langs de Nederlandse kust, en meren in het binnenland, bestaat het belangrijkste opwekkingsmechanisme van de seiches in Nederland uit meteorologische verschijnselen, voornamelijk gekoppeld aan overtrekkende stormen en de daarmee samenhangende lagedrukgebieden en koufronten. Aangezien op de schaal van lagedrukgebieden Nederland redelijk klein is, zijn dergelijke meteorologische opwekkingsmechanismen relatief uniform aanwezig in ons land. Uitzondering daarop is als een mechanisme werkt langs een baan over de Noordzee, waarbij havens langs de open kust (Rotterdam, IJmuiden) meer blootgesteld zullen zijn aan verstoringen van zee dan havens meer landinwaarts, bijvoorbeeld langs estuaria (Vlissingen).
De Jong (2004) beschrijft de meteorologische opwekkingsmechanismen van de seiches in het westelijke havengebied van Rotterdam. Seiches treden daar altijd tijdens stormachtig weer op, maar niet elke storm leidt noodzakelijkerwijs tot een (hoog) seiche. Dit hangt onder andere af van het type koufront, de loopsnelheid en –richting van het lagedruksysteem en de mate van (verticale) instabiliteit in de atmosfeer (De Jong en Battjes, 2004, De Jong et al., 2006). Deze inzichten zijn later door KNMI (2008) nader uitgewerkt tot 4 weertypen die kunnen leiden tot seiches. Een van die weertypen is gelinkt aan de instabiliteit van de lucht als gevolg van temperatuurverschil tussen het relatief warme zeewater en de koudere luchtlagen daarboven. Deze zorgt ervoor dat er grootschalige verticale turbulente structuren in de atmosfeer kunnen ontstaan, die waterstandsverstoringen (lange golven) opwekken op zee, die vervolgens leiden tot seiches in de haven. Andere weerstypen die kunnen leiden tot seiches zijn gekoppeld aan frontpassages. Op deze verschillende weertypen wordt in Sectie 2.6 verder ingegaan.
2.5 Begrenzing van de response
WL | Delft Hydraulics (2007) vermeldt dat de hoogste seiche die tot dan toe was geïdentificeerd in meetdata uit Rotterdam een seiche-amplitude had van 1.06 m (bij Rozenburgse Sluis, zie Sectie 3.2.4). Het is niet bekend in hoeverre een seiche met een nog grotere amplitude in de Rotterdamse haven fysisch mogelijk is, maar het zou zeer toevallig zijn dat in de korte meetperiode precies één keer het fysisch maximum is opgetreden. Een statistische methode om op basis van meetdata te extrapoleren naar extreme waarden gaat uit van gelijkblijvende omstandigheden en dus geen enkele beperking. De amplitude van een seiche kan echter begrensd zijn door bijvoorbeeld de beperkte hoogte van de kades rond het
3 Hierbij is het van belang om op te merken dat reflecties van (korte) golven lokaal wel tot staande golven kunnen leiden, maar niet elke staande golf is noodzakelijkerwijs een indicatie voor resonantie.
bekken waarin deze ontstaat. De kades en dijken zijn in veel havengebieden niet overal zeer hoog (specifieke kades in Rotterdam4, IJmuiden, Den Helder). Bij zeer hoge waterstanden zal een aantal kades van de havengebieden dus onderlopen waardoor de seiches gedempt zullen worden. Dit effect dient meegenomen te worden wanneer extreme waarden voor seiches voor de HR worden afgeleid om een overschatting van de sterkte van de seiches tijdens die situaties te voorkomen. Voor Rotterdam (Sectie 3.2.4) en IJmuiden (Sectie 3.2.7) zijn onlangs studies uitgevoerd waarin dit effect voor de meest recente HR-ronde is meegenomen. Daarnaast is dit fenomeen eerder voor Den Helder onderzocht (RWS, 1976, Sectie 3.2.8).
Dat demping een belangrijke (begrenzende) rol speelt bij seiches in havens is niet een nieuw gegeven. Verscheidene oudere studies vermelden al de dempende werking van het onderlopen van kades (RWS, 1976, WL | Delft Hydraulics, 1987, 1991, 1994). Deze demping wordt vooral veroorzaakt door de verstrooiing van de golfenergie over een brede frequentieband en het verschuiven van de fase door het vertraagd terugbezorgen van watermassa aan het bassin. Met behulp van numerieke simulaties (PHAROS en TRISULA) is eerder onderzocht (WL | Delft Hydraulics, 1991, 1994) hoe groot deze dempende werking kan zijn. Reducties van de amplificatiefactor met een factor 2 tot 3 werden berekend voor de locatie Rozenburgse Sluis in Rotterdam (Sectie 3.2.4). Dat zou betekenen dat de seiche- amplitude een factor 2 tot 3 kleiner is dan wanneer er geen demping optreedt. Uiteraard is dat gunstig voor de maatgevende waarden in de HR. Dit geldt ook voor de vereiste kerende hoogte van de Maeslantkering. Echter, voor het operationeel beheer van deze kering is vooral het dal van de seiche maatgevend wanneer die optreedt op het moment dat de kering net gesloten is. De waterstand heeft dan nog niet zijn hoogste waarde bereikt, want de kering sluit ruim daarvoor. Vanwege deze relatief lage waterstand zullen seiches met een maatgevende amplitude op dat moment nog geen kades doen overstromen. Bovendien bevinden de laagste kades in Rotterdam (hoogte NAP +4.5 m) zich niet langs de Nieuwe Waterweg, maar verder landinwaarts in het havengebied. De dempende werking van het eventueel onderlopen van die laagste kades zal daarom naar verwachting geen invloed hebben op de hoogte van de maatgevende seiche voor het beheer van de Maeslantkering. In eerdere studies naar maatgevende seiches voor de inzet van de Maeslantkering is hier rekening mee gehouden (meest recentelijk in WL | Delft Hydraulics, 2007).
2.6 Begrenzing van de aandrijvende kracht
WL | Delft Hydraulics (2007) beschrijft dat analyse van waarnemingen in Rotterdam liet zien dat de meest extreme opzetten en waterstanden in de beschikbare meetreeksen niet noodzakelijkerwijs samenvallen met de hoogste seiches. Op 14 februari 1989 werd bij Hoek van Holland bijvoorbeeld een opzet van 1.77 m gemeten (bij waterstand 2.79 m+NAP), terwijl de amplitude van de seiche die toen werd opgewekt slechts 0.33 m bedroeg. Op 3 januari 1976 werd een nog hogere waterstand van 2.98 m+NAP gemeten (1.68 m opzet). Ook toen trad een relatief kleine seiche-amplitude van 0.28 m op. Hoewel we op basis van twee voorbeelden geen definitieve conclusies kunnen trekken, laat dit wel zien dat een hoge opzet niet noodzakelijkerwijs samenvalt met een hoog seiche.
De Jong (2004) heeft vanuit zijn promotiewerk de hypothese aangedragen dat tijdens extreme situaties de opwekking van seiches mogelijk veel minder effectief zal zijn dan tijdens
4 De Europoortkering is zelfs niet ontworpen als een doorlopende dijk, maar omvat stukken hoger gelegen gebied die officieel als waterkering worden aangemerkt. In tegenstelling tot de meeste andere keringen hoeft de Europoortkering geen volledig kerende dijk te zijn. Er mag een bepaalde hoeveelheid water overheen stromen (www.keringhuis.nl).
normale (gemeten) condities. Dat kan deels het resultaat zijn van een hogere loopsnelheid van dergelijke weerssystemen, met als gevolg een minder effectieve opwekking van lange golven op zee voor een gegeven meteorologische forcering, of omdat gestructureerde verticale turbulente structuren in dergelijke situaties minder goed kunnen ontstaan, met als gevolg een minder sterke forcering. Om een verdere kwantificering en verificatie van deze hypothese te maken heeft Deltares in het verleden een beknopte studie uitgevoerd, in opdracht van het Havenbedrijf Rotterdam (HbR), waarin naar de zwaarste stormen in de destijds beschikbare dataset is gekeken (beschreven in een conferentiepublicatie, De Jong et al., 2006). Uiteraard worden de ontwerpcondities (1/10000 jaar) niet gemeten, maar toch zijn er in die studie een aantal aanwijzingen gevonden dat juist tijdens de gemeten stormsituaties veelal een optimale opwekkingssituatie voor seiches optreedt (onder andere een treksnelheid van fronten die overeenkomt met de loopsnelheid van lange golven op de Noordzee) en dat inderdaad zwaardere condities dan gemeten minder snel tot hoge seiches zouden kunnen leiden (te hoge treksnelheid). Deze gedeeltelijke onderbouwing van de hypothese is destijds door HbR gebruikt om uit twee mogelijke waarden voor de seiche-toeslag voor de aanleghoogte van MV2 – berekend door derden met statistische methoden – de laagste waarde te selecteren voor de aanleg van MV2 (De Jong et al., 2006). Voor de HR geeft dit mogelijk ook aanknopingspunten, mits uiteraard de hypothese afdoende wordt onderbouwd.
Op basis van berekende amplificatiefactoren (WL, 1991) zou een periodiek signaal van 0.5 - 0.7 m op zee nodig zijn voor een seiche-amplitude van orde 2 m in Rotterdam. Een niet- periodiek signaal (een enkele puls) zal nog groter moeten zijn. Het verdient aanbeveling om na te gaan of de bekende opwekkingsmechanismen van seiches een dergelijke kracht kunnen hebben, ook tijdens extreme stormcondities. Uitgangspunt voor deze analyse zou kunnen zijn de indeling van weertypes die seiches kunnen veroorzaken in vier klassen: A, B, C en D (zie KNMI, 2008 en verderop in deze rapportage). Van deze vier is type A wellicht al snel uit te sluiten: de pre-frontale buienlijn is een fenomeen dat voor zover bekend alleen in de zomer optreedt. Bovendien zal een zuid-zuidwestelijke stroming geen extreme opzet langs de Nederlandse kust veroorzaken. Als dit bevestigd kan worden is het uit te sluiten dat een type A seiche optreedt tijdens condities relevant voor HR langs de kust. Opgemerkt wordt dat mogelijk voor het IJsselmeer en het Markermeer dergelijke weersystemen wel relevant zijn.
Type C betreft een regelmatig patroon van convectiecellen (turbulente verticale structuren).
De wind- en drukfluctuaties in de voorbijtrekkende cellen is daarbij de aandrijvende kracht van de seiche. In een opgetreden geval werd bij windfluctuaties van ±2 m/s een seiche- amplitude van 0.4 m bij Rozenburge Sluis in het Europoortgebied waargenomen. Voor een seiche-amplitude van 2 m zouden aanzienlijk grotere fluctuaties nodig zijn. De vraag kan gesteld worden of convectiecellen met dergelijke sterkte fysisch mogelijk zijn. Daarnaast is het zo dat bij zeer zware stormen doorgaans veel windschering optreedt. Door deze verticale gradiënt in de windsnelheid zouden cellenpatronen mogelijk uiteen geblazen worden. Ook deze hypothese behoeft nadere onderbouwing.
De overige typen, B en D, betreffen koufront-situaties, waarbij de drukval, windruiming en windstoten de krachten vormen die seiches kunnen opwekken. In een mogelijke vervolgstudie zou nagegaan moeten worden hoe groot deze krachten maximaal kunnen worden en wat voor seiche-sterkte zij op zouden kunnen wekken.
2.7 Invloed klimaatverandering
Klimaatverandering heeft mogelijk tot gevolg dat in de toekomst de buienintensiteit toe zal nemen. Dit heeft mogelijk ook invloed op de statistiek van seiches. Daarnaast zouden juist seiches in de toekomst ook sterker kunnen worden door grotere extremen in weerscondities.
Deze zouden kunnen leiden tot een groter temperatuurverschil tussen het relatief warme zeewater en de koude lucht erboven als gevolg van warmere zomers (leidend tot meer opgewarmd zeewater) voorafgaand aan koudere winters.
De zeespiegelstijging als gevolg van klimaatverandering zal in eerste instantie een beperkte invloed op seiches hebben, afgezien van een verschuiving van eigenfrequenties naar hogere waarden (door de grotere loopsnelheid van lange golven door de grotere waterdiepte, Sectie 2.1). Maar bij gelijkblijvende kadehoogten zal er mogelijk wel vaker sprake zijn van ondergelopen kades.
Deze aspecten zouden op termijn mogelijk ook in de analyse van seiches meegenomen moeten worden.
3 Verkenning potentieel seiche-gevoelige gebieden
3.1 Potentieel seiche-gevoelige op de kaart van Nederland
In een aantal gebieden in Nederland wordt het effect van seiches al meegenomen in de HR.
In andere delen, terecht of onterecht, nog niet. De mate van detail waarmee lokaal de seiche- invloeden in het verleden zijn bepaald varieert bovendien sterk. Voor een aantal gebieden is onbekend of seiches een rol spelen, op enkele locaties wordt voor seiches een vaste bijdrage bij de lokale maatgevende waterstand opgeteld, terwijl voor andere gebieden al zeer uitgebreide studies naar seiches zijn uitgevoerd. Figuur 3.1 toont een afbeelding van Nederland met daarin weergegeven de potentieel seiche-gevoelige locaties zoals die binnen de huidige studie zijn geïdentificeerd. Dit betreffen vooral zeehavens, estuaria en meren.
Figuur 3.1 Kaart van Nederland (Google Earth) met potentiele seiche-gebieden (‘hotspots’). De rode lijn (ook in de hierop volgende afbeeldingen) geeft het tracé weer van de primaire waterkering.
Sectie 3.2 beschrijft een interpretatie van deze gebieden - globaal van zuid naar noord - met daarin aangegeven in hoeverre seiches een significante rol zullen spelen tijdens normale
(operationele) condities en tijdens extreme situaties. Bovendien zal worden samengevat welke studies voor elk van de gebieden al zijn uitgevoerd, met focus op studies gerelateerd aan de HR. Ook zal per gebied worden aangegeven of aanvullende studies naar seiches nuttig kunnen zijn, waar nodig opgesplitst naar operationele en extreme situaties.
De uitkomsten van deze verkenning staan in tabelvorm samengevat in Sectie 3.3. Deze inzichten dienen, samen met de resultaten uit Hoofdstuk 4, als input voor het Plan van Aanpak dat in Hoofdstuk 5 beschreven wordt.
3.2 Uitwerking deelgebieden
3.2.1 Westerschelde Inschatting seiches
In open zeearmen/estuaria, zoals de Westerschelde (Figuur 3.2), kunnen lange golven van zee binnen het typische frequentiebereik van seiches doordringen. In principe zouden zij lokaal aanwezige kleinere (haven-)bekkens aan kunnen slaan, als daar een voldoende groot en langdurig energieaanbod is. De vraag is of de lange golven tot een (resonante) response van het complete estuarium zullen leiden bij een eigenperiode.
Figuur 3.2 Westerschelde (Bron: Google Earth).
Bij meren en havenbekkens is er vaak sprake van duidelijk gedefinieerde rechthoekige afmetingen en daaraan gekoppelde eigenperioden. Voor estuaria en open riviermondingen is dat in principe minder duidelijk. Maar ook de taps toelopende trechtervorm zou reflecties kunnen veroorzaken die, via interactie met de inkomende lange golven, een resonante response op kunnen leveren. Bovendien zou er mogelijk een interactie kunnen optreden met de stroming in het estuarium als gevolg van de rivierafvoer. Door de zout-zoet gelaagdheid die mogelijk ontstaat kunnen zelfs interne golven optreden die een invloed kunnen hebben op het seiche-gedrag van het estuarium. Het is onduidelijk in hoeverre deze aspecten een praktisch relevante eigenmodus van de Westerschelde aan kunnen slaan; het is onbekend of er voldoende energieaanbod en response zal zijn bij die frequenties om een significante
Hooge-Platen
seiche-beweging op te leveren. Bovendien zal er veel demping in het relatief ondiepe systeem optreden, wat opslingering van golfenergie nagenoeg onmogelijk maakt.
Waarschijnlijk dat eigenperioden van het gehele estuarium sowieso eerder in het bereik liggen van getijcomponenten (>3 uur). Als dat laatste het geval is, dan wordt dat gedrag beschreven in andere onderdelen van de HR en zijn er waarschijnlijk geen aanvullende specifieke seiche-studies benodigd voor het complete Westerschelde-estuarium.
Voorgaande studies
In de geraadpleegde archieven is slechts één studie gevonden specifiek naar seiches in de Westerschelde:
• Hoek (1971), Onderzoek naar het vóórkomen van buioscillaties in de monding van de Westerschelde - Onderzoek naar de effecten van buioscillaties op een haven ontwerp.
Deze studie is uitgevoerd in het kader van de destijds beoogde nieuwe haven (de Cola- haven) op de locatie van de Hooge-Platen (voor de Zeeuws-Vlaamse kust tussen Breskens en Terneuzen, Figuur 3.2). In het afstudeerwerk is een inventarisatie gemaakt van de buioscillaties (lange golven vanaf de Noordzee) langs de Nederlandse kust en van hoe die de Westerschelde inlopen. Daarnaast is gekeken naar de versterking van die golven in het voorgenomen ontwerp van de nieuwe haven. Het rapport vermeldt dat de oscillaties op open zee amplituden tot 0.2-0.3 m vertonen. Hoek concludeert dat buioscillaties langs de gehele Nederlandse kust optreden en dat lokale karakteristieken van belang zijn voor lokale invloeden van deze golven. In de Westerschelde treden ook buioscillaties op maar dieper in het estuarium (stroomopwaarts) zijn deze al sterk gedempt. Wat resteert zijn voornamelijk de seiches bij eigenperioden van lokale bekkens (bijvoorbeeld in Terneuzen, met ca. 8-12 minuten periode, amplituden van deze seiches staan niet vermeld).
Daarnaast zijn in het verleden uitgebreide generieke analyses gemaakt van het gedrag van het getij in estuaria, inclusief mogelijke getij-versterking (pers. comm. H. Gerritsen en Prof. D.
Prandle en zie bijvoorbeeld Prandle en Rahman, 1980). Het getijgedrag in specifiek de Westerschelde is bestudeerd in Deltares (2013c), als onderdeel van een Vlaams-Nederlands consortium in het project “Instandhouding vaarpassen Schelde Milieuvergunningen terugstorten baggerspecie” voor de afdeling Maritieme Toegang van het Departement Mobiliteit en Openbare Werken. Hierin is vooral gekeken naar het gedrag van het dubbeldaagse getij voor verschillende meetlocaties langs het estuarium en hoe dit in de loop van de tijd is veranderd. De gevonden veranderingen en trends lijken gelinkt te zijn aan menselijk ingrijpen in het estuarium maar dit wordt in die studie niet geïnterpreteerd.
Aanvullende studies
Voor zover binnen deze verkenning kon worden vastgesteld zijn aanvullende studies naar mogelijke seiches op de gehele Westerschelde vooralsnog niet benodigd. Mogelijk dat voor lokale aanpassingen en ontwikkelingen toegespitste analyses gemaakt kunnen worden om eventuele seiche-invloeden op die specifieke locaties te verifiëren. Recentelijk is dat gedaan voor de buitenhavens van Terneuzen ten bate van het ontwerp van een nieuwe zeesluis (Deltares, 2015a). Voor dergelijke studies is het cruciaal dat het opslaginterval van lokale meetgegevens beter afgestemd zal worden op de tijdschalen van de seiches die beschouwd moeten worden (dus een opslaginterval van 1 minuut in plaats van de huidige 10 minuten).
Daarnaast kan men met getijdemodellen – of op basis van literatuur op dit onderwerp (Prandle en Rahman, 1980 en aanverwante referenties) – verifiëren of er een specifiek (afwijkend) gedrag van het getij optreedt in de Westerschelde waarmee afzonderlijk rekening gehouden dient te worden voor de HR.
3.2.2 Vlissingen-haven Inschatting seiches
De binnenhavens van Vlissingen (links in Figuur 3.3) zijn afgesloten met een sluis en zijn te beperkt in afmetingen voor een directe meteorologische invloed, dus daarin zullen geen significante seiches optreden. In de Buitenhaven zouden in principe seiches kunnen optreden als gevolg van energie vanaf zee. Ook in het oostelijke deel van Vlissingen-haven (rechts in Figuur 3.3, de Sloehaven en achterliggende havendelen) zouden seiches kunnen optreden.
Net als elk ander (semi-)afgesloten bekken zullen deze bekkens eigenperiodes hebben die aangeslagen kunnen worden. En in geval van verticale kadewanden zal er beperkte demping in het systeem aanwezig zijn, in ieder geval tijdens normale condities. Tijdens extreme condities zouden bij onvoldoende overhoogte kades onder kunnen lopen, wat voor de seiches een dempende werking zal hebben (zie ook Secties 3.2.4, 3.2.7 en 3.2.8).
Figuur 3.3 Vlissingen-haven (Bron: Google Earth).
Of (hoge) seiches inderdaad in Vlissingen op zullen treden hangt af van het energieaanbod in het frequentiebereik waar deze haven gevoelig voor is (Sectie 5.4). De haven van Vlissingen ligt niet direct aan de Noordzee in de baan van meteorologische verstoringen die richting de Nederlandse kust trekken (zoals wel geldt voor bijvoorbeeld Rotterdam en IJmuiden). En het energieaanbod van de andere typen forceringen als deining (Sectie 5.4) zal waarschijnlijk ook relatief laag zijn. Dus lokale seiche-amplituden zullen naar verwachting beperkt zijn.
Voorgaande studies
In de geraadpleegde archieven is slechts één studie gevonden waarin ook de seiches in de haven van Vlissingen staan beschreven:
• Hoek (1971), Onderzoek naar het vóórkomen van buioscillaties in de monding van de Westerschelde - Onderzoek naar de effecten van buioscillaties op een haven ontwerp.
In dit afstudeerwerk, ook behandeld onder Sectie 3.2.1, zijn ook metingen uit de haven van Vlissingen geanalyseerd. Merk op dat het hier gaat om metingen van nabij de ingang naar de Buitenhaven (Figuur 3.3). De dominante eigenperiode van de havenlayout van destijds is vastgesteld op ca. 12 minuten. Dit komt overeen met de
Buitenhaven
Sloehaven binnenhavens
observaties van toen, waarbij in metingen seiches worden gevonden bij perioden tussen 8 en 15 minuten. Daarnaast worden slingeringen geregistreerd met een periode van ca.
30 minuten. De maximaal waargenomen amplitude bedraagt 0.2 m, geldig voor de langere slingeringen rond 30 minuten.
Aanvullende studies
Naar verwachting treden op dit moment in de haven van Vlissingen geen seiches op met een grootte die tijdens normale omstandigheden tot hinder leiden voor de havenactiviteiten.
Daarvan zijn in ieder geval geen meldingen of waarnemingen bij Deltares bekend. Mogelijk dat aanvullend onderzoek voor de situatie tijdens extreme condities nuttig zal zijn voor de HR.
Als onderdeel van een dergelijke analyse zou een response-berekening van de haven gemaakt kunnen worden om zo inzichtelijk te maken voor welke golfperioden de haven gevoelig zal zijn. Hierin kan zowel het oudere westelijke havendeel als de meer oostelijke uitbreidingen van de haven van Vlissingen worden meegenomen. Door de uitkomst van die berekeningen te vergelijken met een verwacht aanbod van golfenergie als gevolg van verschillende bronnen (deining, meteorologische effecten) kan een nadere inschatting worden gemaakt van de karakteristieken van lokale seiches. Hierbij zal ook rekening gehouden moeten worden met de demping van lange golven in het estuarium.
3.2.3 Noord Zeeland/eilanden van Zuid-Holland Inschatting seiches
In Zeeland (Figuur 3.4) kunnen aan de zeezijde van de afgesloten zeearmen (Haringvlietsluizen, Brouwersdam en (gesloten) Oosterscheldekering) in principe seiches ontstaan. Omdat dit relatief diepe en korte bekkens zijn is de vraag echter of de bijbehorende eigenperioden daadwerkelijk significant aangeslagen zullen worden en tot resonantie kunnen komen.
Figuur 3.4 Zeeland en zuidelijke deel van Zuid-Holland (Bron: Google Earth).
Daarnaast kunnen seiches ook optreden op de (zoete) meren aan de binnenzijde van de afsluitingsconstructies in Zeeland (Figuur 3.4). Die zouden dan direct aangeslagen moeten
Haringvlietsluizen
Brouwersdam
Oosterscheldekering
Krammer-Zijpe-Mastgat
worden door overtrekkende stormen/fronten of andere meteorologische verstoringen. Hier zal enerzijds de vraag zijn hoe sterk die meren zullen reageren op de verstoring en anderzijds of de eigenschappen van die meren een uitgebreide uitslingering van een initiële verstoring (bijvoorbeeld als gevolg van een scherpe frontpassage) toelaten. Onder andere de oriëntatie en de grootte van de meren zal hierbij een rol spelen. Grotere meren kunnen sterker beïnvloed worden, terwijl een oost-west-oriëntatie mogelijk een grotere response oplevert dan een noord-zuid-oriëntatie. Ook locatie-specifieke aspecten zoals een taps toelopende vorm (bijvoorbeeld het gebied van Krammer-Zijpe-Mastgat, als onderdeel van de Oosterschelde, Figuur 3.4) zou bij kunnen dragen aan (het versterken van) seiches.
Bij zeer ondiepe meren zou mogelijk door de grotere invloed van bodemwrijving dusdanig veel demping in het systeem aanwezig zijn dat er nagenoeg geen sprake is van een uitdempende slingering bij een eigenperiode (zie ook Hoofdstuk 4). In de voor de huidige studie aangehouden definitie van een seiche (Sectie 2.1) zou een dergelijke enkele puls- verstoring zonder uitdempende beweging formeel niet als seiche worden gezien. Wel zal er, zeker voor extreme condities gerelateerd aan de HR, rekening gehouden moeten worden met dergelijke tijdelijke waterstandsverhogingen. Indien dergelijke effecten niet in andere toeslagen voor de HR zijn opgenomen zal hiervoor een separate toeslag voor afgeleid moeten worden. De grootte van die toeslag zal afhangen van forcerings- en responseigenschappen van het systeem en is dus als onderdeel van deze verkenning moeilijk nauwkeurig te kwantificeren. Vooralsnog wordt voor de meren in noord Zeeland en tussen de eilanden van Zuid-Holland de orde van grootte geschat op maximaal enkele decimeters.
Voorgaande studies
Voor zover bekend zijn er nog geen (uitgebreide, direct beschikbare) studies naar seiches in noord Zeeland en het zuidelijke deel van Zuid Holland gemaakt.
Aanvullende studies
Voor operationele situaties is het waarschijnlijk niet benodigd om uitgebreide studies uit te voeren naar mogelijke seiches in noordelijk Zeeland en het zuidelijke deel van Zuid Holland.
Wel zou ook voor die gebieden nagegaan kunnen worden in hoeverre waterstandfluctuaties in het frequentiebereik van seiches met het huidige instrumentarium al worden beschreven.
Voor extreme situaties (HR) zou het nuttig zijn om in meer detail uit te werken met welke amplituden seiches op de binnenmeren op kunnen treden. Ook zou de invloed van verstoringen in dat frequentiebereik aan de zeezijde van de afgesloten zeearmen geanalyseerd kunnen worden. Uitgaande van dat dergelijke verstoringen op dit moment niet in het instrumentarium worden beschreven zou hier een afzonderlijke toeslag voor afgeleid moeten worden, als zou blijken dat deze een significante sterkte kunnen bereiken.
3.2.4 Rotterdam
Inschatting seiches
In Rotterdam treden seiches geregeld op in de grotere bassins in het westelijke havengebied (Figuur 3.5). Deze seiches hebben doorgaans amplituden van orde 0.5 - 1 m. Bekend is dat seiches samenvallen met stormen met scherpe koufronten en met aanvoer van koude lucht vanaf Noorwegen over de relatief warme Noordzee (De Jong, 2004). Hieronder wordt nader ingegaan op lokale seiche-amplituden aan de hand van voorgaande studies.
In operationele situaties kunnen seiches in Rotterdam een invloed hebben op bepaalde havenactiviteiten. Er zijn uitzonderlijke situaties bekend waarbij kadeterreinen zijn
ondergelopen, mede als gevolg van de top van een seiche (rondom de Brittanniëhaven, nabij Rozenburgse Sluis, Figuur 3.5). Afgezien van dergelijke specifieke effecten verwachten wij dat de operationele invloed van seiches in Rotterdam doorgaans beperkt zal blijven. In dit gebied zullen seiches het meest relevant zijn voor de HR, waaronder ook de maatgevende seiche-waarden voor de Maeslantkering. De meeste studies voor Rotterdam uit het verleden – hieronder nader uitgewerkt – waren dan ook gelinkt aan de HR en/of aan grootschalige infrastructurele havenaanpassingen en hun invloed op het seiche-gedrag van het Rotterdamse havengebied tijdens extreme condities.
Figuur 3.5 Het westelijke Rotterdamse havengebied en de meest relevante locaties (Bron: Google Earth, situatie juli 2013).
Voorgaande studies
De seiches in de haven van Rotterdam zijn in het verleden onder andere uitgebreid bestudeerd5 voor:
• het ontwerp van de Maeslantkering (Janssen, 1994, 1995, TNO Bouw, 1994, 1995, Veraart, 1994, WL | Delft Hydraulics, 2004a, 2005, 2006),
• het openen van de Beerdam (WL | Delft Hydraulics, 1993, 1994, 1995),
• de aanleg van Maasvlakte 2 (Redeker & Partners, 2003, De Jong et al., 2006),
• overstroming van een tuimelkade in het Botlekgebied (Deltares, 2013b),
• de verdieping van de Nieuwe Waterweg (Deltares, 2015b) en
• de HR (Alkyon, 2005, 2010, Deltares, 2010a,b, 2014a).
Het promotieonderzoek van De Jong (De Jong, 2004, De Jong en Battjes, 2004) was gericht op het identificeren en analyseren van het opwekkingsmechanisme van de seiches in Rotterdam en heeft geleid tot een eerste voorspelmethode (later nader uitgewerkt door het KNMI, 2008). Onder andere naar aanleiding van het promotieonderzoek van De Jong heeft WL | Delft Hydraulics (2007) in opdracht van RWS een werkplan opgesteld om dit onderwerp samen met het KNMI nader uit te werken en zo de invloed van seiches nader te kwantificeren en het optreden van seiches in Rotterdam mogelijk operationeel te gaan voorspellen
5 Hier is slechts een selectie van meest direct gerelateerde en recentere studies gegeven.
Rozenburgse Sluis (ROZ)
Calandkanaal
Maeslantkering
Eerste Maasvlakte Tweede
Maasvlakte (MV2)
Botlek Hoek van Holland
(moment van optreden én grootte). Op dat plan is tot nu toe nog geen vervolg gekomen. Wel zijn onderdelen van dat projectplan opgenomen in het Plan van Aanpak dat in de huidige studie is uitgewerkt voor nadere analyse van potentieel seiche-gevoelig gebieden (Hoofdstuk 5).
De meeste studies naar de seiches in Rotterdam gaan uit van waterstandsmetingen van locatie Rozenburgse Sluis (Figuur 3.5). Daar zijn seiche-statistieken voor afgeleid die op basis van responseberekeningen met het numerieke mild-slope golfmodel PHAROS naar de HR-locaties in het westelijke havengebied zijn vertaald6. Voor de HR wordt niet alleen naar de amplitude van de seiche gekeken, maar ook naar de timing ten opzichte van het getij (een hoog seiche rond laagwater is voor de maatgevende hoogwaterstand minder relevant voor HR dan rondom hoogwater). Hiervoor wordt het ‘netto seiche-effect’ toegepast. Dit is de netto verhoging van de (maatgevende) waterstand als gevolg van het seiche. De meest recente resultaten voor de HR in Rotterdam (Deltares, 2014a) beschrijven dit netto seiche-effect als continue functie van de waterstand bij Hoek van Holland (de referentielocatie voor HR in Rotterdam). Hierin is ook het effect van de demping door ondergelopen kades meegenomen.
Figuur 3.6 en Figuur 3.7 tonen afbeeldingen overgenomen uit Deltares (2014a) met de vigerende seiche-waarden voor de HR in Rotterdam voor verschillende herhalingstijden van de waterstand bij Hoek van Holland.
Van belang hierbij te vermelden is dat dit voorwaardelijke waarden zijn van het netto seiche- effect, dat wil zeggen gegeven (de kans op) een specifieke extreme waterstand bij Hoek van Holland. Door de kans van optreden van extreme waterstanden en seiches gecombineerd te beschouwen wordt voorkomen dat extreme waarden van beide fenomenen simpelweg worden opgeteld, wat statistisch gezien onnodig conservatief zou zijn. Merk bovendien op dat door de toenemende invloed van demping bij toenemende waterstanden de maatgevende seiche-waarden voor langere herhalingstijden (en hogere waarden) van de waterstand bij Hoek van Holland niet continue toe hoeven te nemen. Merk daarnaast op dat in de nieuwe aanpak voor de HR ook langere herhalingstijden dan 10.000 jaar benodigd zijn als onderdeel van de statistische berekening voor de totale dijkring (met als overall criterium voor de complete dijkring een gemiddelde herhalingstijd van 10.000 jaar).
Aanvullende studies
Gezien de zeer uitgebreide studies die al uitgevoerd zijn naar de seiches in Rotterdam zijn er op korte termijn geen nieuwe studies benodigd voor de HR in dit gebied. Wel zouden specifieke modelleeraanpakken op termijn uitgebreid en verbeterd kunnen worden. Dit geldt vooral voor het toegepaste numerieke model PHAROS. Dat is een zeer efficiënt en beproefde methode om seiche-response van (haven)bekkens te berekenen, maar daarmee kunnen niet alle relevante fenomenen met evenveel detail worden beschreven. Zo kunnen in dit lineaire model alleen de ingeschatte effecten van niet-lineaire fenomenen (zoals onderlopende kades) worden meegenomen en kunnen deze processen niet compleet (procesmatig) worden gemodelleerd. Hiervoor zal een compleet stromingsmodel, zoals Delft3D-FLOW, benodigd zijn. Uitdaging daarbij zal zijn vast te stellen wat de karakteristieken van de aandrijvende krachten vanaf zee in een dergelijk model moeten zijn7. Naast deze uitbreiding van de modellering zou ook de achtergrond van de opwekking van seiches, en daaraan gekoppeld
6 In die situatie zijn de Hartel- en Maeslantkering gesloten en is een seiche-toeslag voor waterkeringen landwaarts van die keringen niet benodigd.
7 Voor PHAROS is dat in principe minder kritisch omdat dat type model in essentie lineair is en alleen voor het benaderen van niet-lineaire effecten is daarvoor een schatting benodigd van lokale seiche-amplituden.
de hypothese van mogelijk beperkte sterkte van seiches tijdens extreme stormen (De Jong, 2004, en Sectie 2.6), nader uitgewerkt kunnen worden.
Figuur 3.6 Netto seiche-effect (NSE) in westelijke deel van Rotterdamse haven voor 1 jaar en 4000 jaar herhalingstijd (Deltares,2014a).
Figuur 3.7 Als Figuur 3.6, nu voor 10.000 jaar en 100.000 jaar herhalingstijd (Deltares,2014a).
3.2.5 Benedenstroomse rivieren en aangrenzende havens Inschatting seiches
Op benedenstroomse rivieren, voornamelijk de Nieuwe Waterweg en de Oude Maas, kunnen lange golven in het seiche-frequentiebereik vanaf zee doordringen. Er wordt hier geen resonante response verwacht en amplituden zullen doorgaans beperkt blijven (Van der Molen, 1967, pagina 15, De Jong en Battjes, 2003). Bij extreme situaties is de Stormvloedkering Nieuwe Waterweg gesloten en kunnen aan de zeezijde van die kering seiches optreden. Dit is uitgebreid bestudeerd in eerdere studies waarbij dat tijdelijke bekken
als onderdeel van de Rotterdamse haven werd gezien (Sectie 3.2.4). Aan de landzijde van de kering zullen in dat geval geen hoge lange golven in het seiche-frequentiebereik optreden8. Indien de Maeslantkering zou falen en deze niet zou sluiten dan zouden ook onder extreme condities lange golven de Nieuwe Waterweg op kunnen lopen richting Rotterdam. Onduidelijk is of onder die condities ook resonantie en opslingering van seiches op zou kunnen treden.
Naar verwachting is in die zeer uitzonderlijke situatie de invloed van de extreme waterstand die onverwacht het achterland kan bereiken veel meer problematisch dan een relatief kleine fluctuatie op die waterstand.
Net als in het westelijke deel van de Rotterdamse haven kunnen seiches in principe ook in de meer oostwaarts gelegen bekkens langs de Maas optreden (bijvoorbeeld in het Botlekgebied). Hier zijn echter bij Deltares geen meldingen of registraties van bekend. Gezien de grootte van die bekkens zullen zij veel kortere eigenperioden hebben (orde minuten) dan in Sectie 2.1 als voorbeeld zijn genoemd voor de meer westelijk gelegen Rotterdamse havenbekkens. Door dit grote verschil in tijdschaal zullen er naar verwachting andere aandrijvende mechanismen relevant zijn. Wij verwachten dat bij de kortere eigenperioden van die kleinere havenbekkens een zeer beperkt energieaanbod zal zijn, vanwege een beperkt aanbod vanaf zee voor die golfperioden, maar ook vanwege de meer landinwaarts gelegen locaties van deze bekkens. Dit resulteert naar verwachting in beperkt tot geen seiche- response voor de bekkens meer oostelijk in het Rotterdamse havengebied. Dit neemt niet weg dat, bij geopende Maeslantkering, lange golven wel vanaf de havenmonding via de Nieuwe Waterweg oostwaarts kunnen lopen. Zij worden onder andere waargenomen op meetlocaties nabij Maassluis en Vlaardingen (RWS, 1961, De Jong en Battjes, 2003). De amplituden van die lange golven zullen doorgaans beperkt zijn (0.1 - 0.2 m).
Bij andere kleine binnenhavens langs de rivieren wordt ook geen directe forcering door lokale golven of meteorologische effecten verwacht. Mogelijk kunnen wel waterstandsfluctuaties optreden als gevolg van andere lokale verstoringen zoals door passerende schepen. In sommige gevallen zou dat kunnen leiden tot operationele hinder als een havenbekken op een dergelijke verstoring reageert en uitslingert (Van der Hout en De Jong, 2014). Voor de HR is dit niet relevant aangezien tijdens extreem hoogwater de scheepvaart sowieso gestremd zal zijn.
Voorgaande studies
Er is een beperkt aantal onderzoeken uitgevoerd naar seiches en lange golven op benedenstroomse rivieren (bevindingen uit de onderstaande studies zijn verwerkt in de bovenstaande beschrijving onder ‘Inschatting seiches’):
• De Jong, M.P.C. en J.A. Battjes (2003), Onderzoek karakteristieken seiches Maeslantkering, TU Delft, in opdracht van: Rijkswaterstaat, Directie Zuid-Holland, Rapport ZHA 23735.
• Recentelijk is door Deltares een beknopte interpretatie gemaakt van seiches (lange golven) op de Nieuwe Waterweg in verband met de voorgenomen verdieping tot aan het Botlekgebied (Deltares, 2015b).
Aanvullende studies
Voor seiches op benedenstroomse rivieren en in aangrenzende havens zijn geen aanvullende studies benodigd.
8 Eventuele translatiegolven als gevolg van het sluiten van de kering zijn hier buiten beschouwing gelaten. Zij zijn naar verwachting beperkt in amplitude.
3.2.6 Scheveningen Inschatting seiches
Ten opzichte van de havens van Rotterdam en IJmuiden bestaat de haven van Scheveningen (Figuur 3.8) uit relatief kleine bekkens, die voornamelijk voor vissersschepen en pleziervaart worden gebruikt.
Figuur 3.8 Scheveningen-haven (Bron: Google Earth).
Aangezien de haven een directe verbinding heeft met de Noordzee zullen meteorologische effecten op de waterstand op zee in deze haven direct doordringen. Mogelijk dat ook kortere golfcomponenten hier een relatief grote invloed kunnen hebben. Vooralsnog wordt op basis van expert-inschattingen uitgegaan van typische seiche-amplituden in de haven van Scheveningen van ca. 0.2 - 0.5 m.
Of er sprake is van opslingering in de Voorhaven en Eerste Haven zou nagegaan kunnen worden. Mogelijk is dit vooral voor kortere golfcomponenten beperkt, mede omdat er sterke demping van inkomende korte-golfenergie aanwezig is als gevolg van het grote strand direct tegenover de haveningang (Figuur 3.8). De relatief smalle doorgang naar de Tweede Haven (de ‘Pijp’, Figuur 3.8) zou er in principe voor kunnen zorgen dat seiche-energie opgebouwd in dat bekken moeilijk uit kan stralen terug naar zee. Echter, het is waarschijnlijk dat – mochten er al seiches in dat bekken ontstaan – de energieverliezen als gevolg van de sterke stroming door die doorgang een dominant dempend effect zullen hebben waardoor seiche-amplitudes beperkt zullen blijven.
Voorgaande studies
Er is een beperkt aantal onderzoeken naar de haven van Scheveningen in de geraadpleegde archieven gevonden:
• Seichesonderzoek havengebied Scheveningen, H.J. Stroband, Deltadienst Rijkswaterstaat, 1967.
Deze studie beschrijft een analyse van seiches in de haven van Scheveningen naar aanleiding van een voorgenomen aanpassing van de havenlayout. Als onderdeel van
Tweede Haven Eerste Haven
Voorhaven Buitenhaven
De ‘Pijp’
talud
die studie zijn berekeningen gemaakt met het model DELTAR. Daaruit volgde eigenperioden van ca. 10 minuten en ca. 21 minuten, met enige variatie daarin bij andere waterstanden. Door de geringe diepte van de haven heeft het verticale getij een invloed op de mate van opslingering, met grotere amplituden voor hogere waterstanden.
De golven vanaf zee zijn gesimuleerd met periodes 8 - 50 minuten en voor amplituden 0.05 – 0.50 m. Dit impliceert een onbekend aanbod van energie vanaf zee in dit periodebereik. Uiteindelijk worden vooral relatieve conclusies getrokken over de invloed van de beoogde layout-aanpassingen.
• Golfdoordringing en halingen in de haven van Scheveningen, Waterloopkundig laboratorium (1974).
In deze rapportage zijn de halingen (seiches) in Scheveningen in een 1D-model aangestuurd met een signaal met 0.2 m golfhoogte vanaf zee (aanname) voor golfperioden van 4 - 30 minuten. Dit resulteerde in Scheveningen in seiches met golfhoogten tot 0.5 - 1.4 m, met grootste opslingering bij 8 minuten en bij 20 minuten periode. Opvallend is dat – ten opzichte van de ruimteschalen van seiches – relatief kleine (destijds geplande) aanpassingen in de layout op sommige locaties zeer veel invloed lijken te hebben. Uit deze berekeningen blijkt bovendien dat versterkingsfactoren tot ca. 3-7 mogelijk zijn. De vraag blijft echter of het aanbod vanaf zee daadwerkelijk zo hoog zal zijn tijdens normale en tijdens extreme (storm)condities.
In de genoemde rapportage wordt aangedrongen op het uitvoeren van lokale metingen ter validatie van het rekenmodel. Onbekend is of deze sindsdien zijn uitgevoerd.
Aanvullende studies
Voor zover nog niet beschikbaar uit eerdere studies kan het nuttig zijn om een complete responseberekening te maken van de haven (een ‘seiching’-berekening in het Mild-Slope model PHAROS). Op die manier is in detail bekend bij welke eigenperioden de verschillende bekkens aanslaan en wat de bijbehorende seiche-patronen zullen zijn. Dat zou dan afgezet kunnen worden tegen het aanbod van golfenergie bij verschillend frequenties. Waarschijnlijk is dat primair van belang voor de HR en minder voor operationele toepassingen, mede ook omdat de kades in de haven van Scheveningen relatief hoog zijn en beperkte waterstandsverschillen als gevolg van seiches tijdens normale condities (met maximale amplituden van orde 0.2 m) waarschijnlijk voor dagelijkse havenactiviteiten geen grote hinder zullen opleveren. Wel zal nagegaan moeten worden of de bijbehorende stroomsnelheden, bijvoorbeeld via ‘de Pijp’, momenteel als hinderlijk worden ervaren door de scheepvaart/pleziervaart.
3.2.7 IJmuiden (Amsterdam) Inschatting seiches
Globaal geldt dat de amplituden van de seiches in de haven van IJmuiden (Figuur 3.9) van dezelfde orde van grootte zijn als die in Rotterdam, afgezien van specifieke dempingseffecten in extreme situaties (onder andere door ondergelopen kades). Ook hier hebben de seiches doorgaans een amplitude van 0.5 - 1 m. De langste eigenperiode in IJmuiden, die van de totale buitenhaven, is ca. 30 minuten. Hierbij treedt de hoogste amplitude op aan de oostzijde van de buitenhaven, nabij de (gesloten) ingang van de sluizen. Door de grootschaligheid van deze oscillatie is deze periode ook sterk aanwezig in de zijbekkens (Figuur 3.9, Hoogovenhaven, Vissershaven, Haringhaven en de IJmondhaven), die met deze grootschalige beweging ‘meegaan’. Daarnaast treden ook seiches met kortere eigenperioden op (rond 10 minuten). In de Jachthaven zullen seiches waarschijnlijk sterk gedempt worden
door de zeer smalle haveningang in verhouding tot de grootte van het achterliggende havenbekken9. Landwaarts van de sluizen zullen geen significante seiches optreden.
Figuur 3.9 Buitenhaven van IJmuiden (Bron: Google Earth).
Voorgaande studies
In vergelijking tot Rotterdam is tot nu toe een beperkter aantal studies uitgevoerd naar de seiches in de buitenhaven van IJmuiden (zie bijvoorbeeld Van Beurden en Robben, 1987, WL | Delft Hydraulics, 1987). Tot enkele jaren geleden waren de lokale extreme seiche- waarden gebaseerd op meetreeksen van maximaal 7 aaneengesloten jaren (Alkyon, 2001).
Lokale waterstandsmetingen worden in IJmuiden opgeslagen met een interval van 10 minuten. Dat is relatief grof gezien de lokale eigenperioden van 30 minuten en korter. Ter vergelijking, in Rotterdam wordt op de meeste meetlocaties een interval van 1 minuut gebruikt. Dat maakt dat er voor IJmuiden geen uitgebreide datasets beschikbaar zijn om het gehele seiche-frequentiebereik van die haven te kunnen analyseren.
In 2011 is gewerkt aan een numeriek modelinstrumentarium voor de buitenhaven van IJmuiden (Deltares en Arcadis, 2011), met het oog op geplande aanpassingen in de haven. In de afgelopen jaren zijn op basis van dit instrumentarium verscheidene studies uitgevoerd naar de seiches in IJmuiden. Het instrumentarium is bijvoorbeeld ingezet voor berekeningen naar de aanpassingen aan de lichterlocaties in IJmuiden (DHV, 2012) en voor het ontwerp van de Nieuwe Zeesluis dat op dit moment door Rijkswaterstaat wordt voorbereid (BMT Argoss, 2014, Deltares, 2013a, 2014b,c, RWS, 2014). Die sluis is onderdeel van de primaire waterkering en moet dus ook voldoen aan de bijbehorende criteria voor veiligheid tegen overstromen.
Gezien de beperkt beschikbare waterstandsgegevens in IJmuiden is door Deltares (2013a) voorgesteld om de inzichten en gegevens uit Rotterdam ook in te zetten voor de HR voor IJmuiden. Dit is in 2014 nader uitgewerkt in twee aanvullende studies (Deltares, 2014b,c).
9 Merk op dat een smalle haveningang niet altijd gunstig is voor reductie van seiche-amplituden, aangezien een kleine ingang ook kan verhinderen dat opgebouwde seiche-energie wordt uitgestraald naar open zee.
Haringhaven
Vissershaven
IJmondhaven
Hoogovenhaven
Jachthaven
Hierin is de vertaling van gegevens van locatie Rozenburgse Sluis naar andere locaties in de haven van Rotterdam, onder specifieke aannames zoals een gezamenlijk en identiek energieaanbod, ook toegepast voor de vertaling van gegevens van de haven van Rotterdam naar de haven van IJmuiden. Om deze vertaalslag mogelijk te maken zijn ook voor IJmuiden nieuwe berekeningen gemaakt met het numerieke mild-slope golvenmodel PHAROS. Hierin is voor de toekomstige havenlayout (na aanleg van de sluis en aanvaarroute) het effect van de waterstandsafhankelijke demping als gevolg van ondergelopen kades en overstroomde golfbrekers bij de haveningang meegenomen. Deze berekeningen zijn gecombineerd met de vertaalde statistiek uit Rotterdam van de voorwaardelijke kans van een seiche met een bepaalde sterkte bij een gegeven (extreme) waterstand. Hieruit volgden de volgende geschatte maatgevende netto seiche-waarden nabij de Nieuwe Zeesluis van IJmuiden (10000 jaar herhalingstijd):
Conditie Parameter
zonder zeespiegelstijging
met zeespiegelstijging (MSL + 1.52 m)
seiche-amplitude (m) 0.84 0.94
netto seiche-effect (m) 0.41 0.47
Als onderdeel van Deltares (2014c) is ook een verificatie uitgevoerd naar de geldigheid van de toegepaste vertaalslag tussen beide havens. Deze aanpak is een vergaande versimpeling van de werkelijkheid. Vooral de aanname van een identiek energieaanbod vanaf de Noordzee vereist verificatie. Analyse van meetgegevens van locaties nabij de ingang van beide havens op de Noordzee (Deltares, 2014c) gaf geen uitsluitsel aangezien op open zee de energieniveaus in het seiche-bereik relatief laag zijn ten opzichte van die voor korte golven en het getij. In de havens worden de seiche-signalen (per definitie) versterkt, wat de analyse van gegevens vergemakkelijkt. Op basis van meetgegevens van gelijktijdig opgetreden seiches op representatieve locaties in beide havens werd uiteindelijk een soortgelijke verhouding in amplituden gevonden (0.75 of 0.85 - 1.0, afhankelijk van de dataselectie) als uit de theoretische vertaalslag volgde (0.9). Dit wordt als een (indirecte) onderbouwing van de gekozen aanpak gezien.
Aanvullende studies
De toegepaste aanpak maakt het mogelijk om zonder lokale seiche-statistiek toch maatgevende seiche-waarden voor IJmuiden af te leiden. Maar beter is het om op basis van een langjarige waterstandsregistratie in de haven van IJmuiden lokale statistiek van seiche- waarden af te leiden en die alleen binnen de haven van IJmuiden te hoeven te vertalen. Dan zijn alle aannames rondom een gezamenlijk en identiek energieaanbod van zee voor Rotterdam en IJmuiden niet meer benodigd. Hiervoor is het aan te raden om het opslaginterval van gemeten waterstanden te verkleinen van 10 minuten naar 1 minuut, net zoals voor de meeste meetlocaties in Rotterdam al wordt toegepast. Dat maakt het mogelijk om tijdschalen van 2 minuten en langer te analyseren, in plaats van 20 minuten en langer op basis van het huidige opslaginterval.
3.2.8 Den Helder
Inschatting seiches
De haven van Den Helder (Figuur 3.10) is wat horizontale afmetingen betreft vergelijkbaar met de haven van Scheveningen. Dat betekent dat de beschouwing van die haven (Sectie 3.2.5) grotendeels ook opgaat voor Den Helder. De lokale amplituden zullen worden geduid aan de hand van een voorgaande studie.
